家用电器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及家用电器，例如，洗衣机形式的家用电器，其具有驱动例如洗衣机滚筒形式的功能单元的电动机。
【发明内容】
[0002]本发明的目标是提供具有提高效率的包括驱动功能单元的电动机的家用电器。
[0003]本发明通过提供根据权利要求1的家用电器实现该目标。
[0004]家用电器包括可驱动的或者可旋转的功能单元。
[0005]家用电器还包括电动机，该电动机适用于驱动或者旋转功能单元(引发功能单元旋转)。电动机可以适用于直接驱动或者旋转功能单元。替代地，可以在电动机和功能单元之间提供带、齿轮等。
[0006]电动机是具有集中定子(槽)绕组的同步磁阻电动机。
[0007]同步磁阻电动机包括定子。该定子包括ns数量的定子槽。该数量的定子槽中的每一个包括相应的集中定子槽绕组。
[0008]同步磁阻电动机还包括转子。该转子包括nr数量的转子磁极。
[0009]转子可以是横向叠层转子。转子的横截面可以是圆形的。转子可以是完全无齿的，即该转子不同于开关磁阻电动机中使用的转子。转子可以具有形成磁通屏蔽的切口(Flusssperrenschnitt)。
[0010]定子槽的数量与转子磁极的数量之间的比值r = ns/nr是9/6，或者9/8或者12/8。定子槽的数量ns可以等于9或者12。转子磁极的数量nr可以等于6或者8。定子槽的数量与转子磁极的数量之间创造性的比值显著减少了由同步磁阻电动机产生的转矩脉动，由此使得同步磁阻电动机能够应用于家用电器。具有集中定子槽绕组的同步磁阻电动机与具有分布式定子绕组的同步磁阻电动机相比具有更高的效率并且产生更低的成本。[0011 ] 电动机具有斜槽转子技术，即，转子片可以以给定角度相对于各自的前一转子片被扭转布置，例如以总共20度角度布置。通过采用斜槽技术，转矩脉动进一步被降低。
[0012]家用电器可以包括控制单元，例如，以微处理器和/或电子变频器的形式。控制单元可以适用于控制家用电器的操作，例如，控制清洗过程，接收用户输入，驱动显示单元等。控制单元，例如，以电子变频器的形式，还适用于产生(电)控制信号，其中控制信号应用于定子槽绕组中的相应的几个。控制单元可以，例如产生三个脉宽调制控制信号或电压，其中第一控制电压应用于第一组定子槽绕组，第二控制电压应用于第二组定子槽绕组，以及第三控制电压应用于第三组定子槽绕组，每一组包括三个或者四个选自多个定子槽绕组的不同的定子槽绕组。
[0013]控制单元可以适用于产生控制信号，使得由电动机引起的转矩脉动被减少。由于同步磁阻电动机的转矩脉动根据转子角位置或者旋转角而具有周期性变化，控制信号可以被产生以使其引起作为转子的旋转角的函数的特定电流波形以便使得转矩脉动变化最小化。
[0014]控制单元可以适用于基于矢量控制产生控制信号，矢量控制通常使用电流分量Iq和Id作为设定点。至于考虑到矢量控制的普遍原理，则参考相应的文献。
[0015]如果电动机的旋转频率低于第一阈值频率，那么控制单元可以适用于响应转子的旋转角(以及如果存在，响应其他参数)而调制电流分量Iq和Id，从而由电流分量Iq和Id定义的合成电流I的角度取决于转子的旋转角。换句话说，电流I可以沿着具有特别地依赖于转子的旋转角的幅值和/或角度的电流轨迹移动。
[0016]根据本发明，除了由负载效应产生的电流调节之外，控制单元基于跟踪最优电动机工作点执行调制调节，同时考虑与转子的旋转角相关的转矩脉动，以及基于传递到电动机的电流量的I d/1 q之间的最优关系。
[0017]如果电动机的旋转频率高于第二阈值频率，其中第二阈值频率可以等于或者高于第一阈值频率，则控制单元可以适用于响应转子的旋转角(以及，如果存在，响应其他参数)而调制电流分量Iq和Id，从而合成电流I的角度为恒量并且合成电流I的幅值是变化的。在该特定的旋转频率范围中，电流模块被减少并且电流角度被保持恒定。对于同步磁阻电动机和逆变器电动机控制的经典组合，这避免了减少的Id值大于给定的量并且增加了电动机转速的可能的范围。
[0018]如果第一和第二阈值频率不同，并且如果电动机的旋转频率大于第一阈值频率但是小于第二阈值频率，那么控制单元可以适用于响应转子的旋转角来调制电流分量Iq和Id，从而合成电流I的角度是变化的并且合成电流I的幅值是恒定的。
[0019]转矩脉动值直接取决于转子的旋转角，在一些情况下，转矩变化超过60%。因此，具有集中定子槽绕组的同步磁阻电动机不能以原状被使用在家用电器中。根据本发明，斜槽技术与特定的电动机控制共同将转矩脉动从60%减少到低于12%。这允许具有集中定子槽绕组的同步磁阻电动机用于家用电器应用。
[0020]功能单元可以是洗衣机滚筒；和/或烘干机滚筒；和/或风扇叶轮；和/或栗。
【附图说明】
[0021 ] 本发明现在将关于附图而被详细描述。
[0022]图1示意性地示出了洗衣机形式的家用电器，包括驱动洗衣机滚筒形式的功能单元的电动机；
[0023]图2更详细地示意性示出了图1中的电动机；
[0024]图3示意性示出了在矢量控制中使用以便在较低的旋转速度下减小转矩脉动的电流分量Iq和Id以及合成电流轨迹，以及
[0025]图4示意性示出了在三种操作模式中的矢量控制中使用的电流分量Iq和Id以及合成电流轨迹。
【具体实施方式】
[0026]图1示出了洗衣机1形式的家用电器，包括电动机4，其驱动洗衣机滚筒3形式的功能单元。电动机4通常通过带10联接到洗衣机滚筒3。
[0027]图2更详细地示意性示出了图1的电动机4。
[0028]电动机4是同步磁阻电动机，其具有定子5和转子8。
[0029]定子5具有九个定子槽6_1-6_9，带有集中定子槽绕组7_1到7_9。转子8具有六个转子磁极9_1到9_6，因此，在定子槽数量和转子磁极数量之间的比值等于9/6。不言而喻地，该定量可以被选择为9/8或12/8。
[0030]作为电子变频器的控制单元2适用于产生控制电压S1、S2、S3，该控制电压S1、S2、S3被应用于集中定子槽绕组7_1到7_9中的相应绕组。作为电子变频器的控制单元2可以产生信号Sl、S2、S3，使得电动机4的宽的转速范围是可设置的。
[0031]控制单元2适用于产生控制电压Sl、S2、S3以使得转矩脉动被减少。由于转矩脉动根据转子的旋转角而具有周期变化，控制信号Sl、S2、S3被产生以使其引起作为转子的旋转角的函数的特定电流波形以便使转矩脉动变化最小化。
[0032]图3示意性地示出了在矢量控制中使用的电流分量Iq和Id以及合成电流轨迹Itr，该矢量控制由控制单元2实现，以便以较低旋转速度减少转矩脉动。矢量控制通常使用电流分量Iq和Id作为设定点。因此，在此范围内参考了相关的技术文献。
[0033]控制单元2适用于响应转子的旋转角而调制电流分量Iq和Id，使得落在电流轨迹Itr上的合成电流I的角度α取决于转子的旋转角。电流分量Iq处于界定在Iq_min和Iq_max之间的范围内，电流分量Id处于界定在Id_min和Id_max之间的范围内。
[0034]图4不意性地不出了在三种操作模式A、B和C中的矢量控制中使用的电流分量Iq和Id以及合成电流轨迹Itr。操作模式A在图3中已被更详细地描述。
[0035]在对应于发生在洗衣机1的典型清洗过程期间的旋转频率的操作模式A (恒定转矩模式)中，电流I的幅值和角度是各自可变的。
[0036]在对应于例如发生在活跃(冲刷，dashing)期间的较高旋转频率的操作模式B(中间去磁通区域)中，电流I的幅值是恒定的并且电流I的角度α是可变的。
[0037]在对应于例如发生在活跃期间的极高旋转频率的操作模式C(极限去磁通区域)中，电流I的幅值是可变的并且电流I的角度α是恒定的。
[0038]本发明允许具有集中定子槽绕组的同步磁阻电动机应用于家用电器。
【主权项】
1.一种家用电器(1)，包括: 可驱动的，特别是可旋转的，功能单元(3)，以及 电动机(4)，适用于驱动功能单元(3)，其中电动机(4)是同步磁阻电动机，所述电动机(4)具有: 定子(5)，所述定子(5)具有ns个定子槽(6_1-6_9)，所述定子槽带有集中定子槽绕组(7_1-7_9)，以及 转子(8)，所述转子具有nr个转子磁极(9_1-9_6)， 其中，定子槽(6_1-6_9)的数量和转子磁极的数量之间的比值r = ns/nr是9/6或者9/8 或者 12/8。2.根据权利要求1所述的家用电器，其中 电动机(4)具有斜槽转子(8)。3.根据权利要求1或2所述的家用电器，包括 控制单元(2)，适用于控制家用电器(1)的操作并且产生控制信号(S1、S2、S3)，其中控制信号(S1、S2、S3)被应用于相应的定子槽绕组(7_1-7_9)。4.根据权利要求3所述的家用电器，其中 控制单元(2)适用于产生控制信号(S1、S2、S3)以使得转矩脉动被减少。5.根据权利要求4所述的家用电器，其中 控制单元(2)适用于基于矢量控制产生控制信号(S1、S2、S3)，所述矢量控制使用电流分量Iq和Id作为设定点。6.根据权利要求5所述的家用电器，其中 如果电动机的旋转频率低于第一阈值频率，则控制单元(2)适用于响应转子的旋转角而调制电流分量Iq和Id，使得由电流分量Iq和Id定义的电流I的角度α取决于转子的旋转角。7.根据权利要求5或6所述的家用电器，其中 如果电动机的旋转频率高于第二阈值频率，则控制单元(2)适用于调制电流分量Iq和Id以使得合成电流I的角度是恒定的。8.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的家用电器，其中 所述功能单元(3)是洗衣机滚筒。9.根据权利要求1至7中任意一项权利要求所述的家用电器，其中 所述功能单元是烘干机滚筒。10.根据权利要求1至7中任意一项权利要求所述的家用电器，其中 所述功能单元是风扇。11.根据权利要求1至7中任意一项权利要求所述的家用电器，其中 所述功能单元是栗。
【专利摘要】本发明涉及一种家用电器(1)，包括：可驱动的，特别是可旋转的，功能单元(3)，以及适用于驱动功能单元(3)的电动机(4)。电动机(4)是具有定子(5)的同步磁阻电动机，所述定子(5)具有ns个定子槽(6_1-6_9)，所述定子槽带有集中定子槽绕组(7_1-7_9)，以及转子(8)，该转子具有nr个转子磁极(9_1-9_6)，其中，定子槽(6_1-6_9)的数量和转子磁极的数量之间的比值r＝ns/nr是9/6或者9/8或者12/8。
【IPC分类】H02P21/05, H02K29/03, H02K1/16
【公开号】CN105375730
【申请号】CN201510696560
【发明人】A·托雷斯桑切斯, R·巴尔加洛珀皮纳
【申请人】E.G.O.电气设备制造股份有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年8月5日
【公告号】EP2983279A1, US20160043621